Антитела выполняют две функции: антиген -связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ , например, запускают классическую схему активации комплемента).
Врожденный иммунитет: клетки с большим аппетитом
В случае инфекции или воспаления число значительно увеличивается, что может быть признано врачом в картине крови пациента. Лейкоциты состоят из трех важных подгрупп: кормящих клеток, а также лимфоцитов Т и В, называемых Т-клетками и В-клетками. Кормящие клетки относятся к врожденному иммунитету. Через девять недель после оплодотворения первые клетки защиты могут быть обнаружены у человеческого плода. Они быстро реагируют, но неспецифически, на вещества, которые чужды организму. То есть питающие клетки всегда реагируют одинаково сильно каждый раз, когда они контактируют с инородным телом.
Антитела синтезируются плазматическими клетками , которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом - характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.
Ибо, вопреки приобретенному, врожденный иммунитет не способен учиться. Рисунок 1: Кормящие клетки, которые поражают злоумышленников, растворяют их и представляют внешние структуры на их поверхности. Большие движущиеся питающие клетки также называются моноцитами. Когда они мигрируют в ткани, они развиваются в макрофаги. Нежелательные патогены фагоцитируются ими, то есть окружают инородное тело и растворяют его. Кроме того, они предупреждают других злоумышленников злоумышленнику. С этой целью питательные клетки мигрируют с добычей в лимфатические узлы.
Антитела состоят из двух лёгких и двух тяжёлых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) - IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.
История изучения
Самое первое антитело было обнаружено Берингом и Китазато в 1890 году , однако в то время о природе обнаруженного столбнячного антитоксина, кроме его специфичности и его присутствия в сыворотке иммунного животного, ничего определенного сказать было нельзя. Только с 1937 года - исследований Тиселиуса и Кабата, началось изучение молекулярной природы антител. Авторы использовали метод электрофореза белков и продемонстрировали увеличение гамма-глобулиновой фракции сыворотки крови иммунизированных животных. Адсорбция сыворотки антигеном , который был взят для иммунизации, снижала количество белка в данной фракции до уровня интактных животных.
Антиген, т.е. знак распознавания инородного тела, помещают на клеточную поверхность питающих клеток и, таким образом, подают в специальные клетки. Тогда они могут конкретно нацеливаться на патоген. Рисунок 2: Кормовые клетки указывают на Т-хелперные клетки на патогены. В результате хелперные клетки излучают мессенджеры, которые, в свою очередь, образуют В-клетки.
Свободные клетки не только устраняют посторонние тела, но также создают ткань мертвого тела и клеточный мусор из организма как телесный сбор мусора. Некоторые аттрактанты, которые выделяются поврежденной тканью, дают гигантским гигантским клеткам путь к месту воспаления.
Строение антител
Антитела являются относительно крупными (~150 кДа - IgG) гликопротеинами , имеющими сложное строение. Состоят из двух идентичных тяжелых цепей (H-цепи, в свою очередь состоящие из V H , C Н 1, шарнира, C H 2- и C H 3-доменов) и из двух идентичных лёгких цепей (L-цепей, состоящих из V L - и C L - доменов). К тяжелым цепям ковалентно присоединены олигосахариды. При помощи протеазы папаина антитела можно расщепить на два Fab (англ. fragment antigen binding - антиген-связывающий фрагмент) и один (англ. fragment crystallizable - фрагмент, способный к кристаллизации). В зависимости от класса и исполняемых функций антитела могут существовать как в мономерной форме (IgG, IgD, IgE, сывороточный IgA), так и в олигомерной форме (димер-секреторный IgA, пентамер - IgM). Всего различают пять типов тяжелых цепей (α-, γ-, δ-, ε- и μ-цепи) и два типа легких цепей (κ-цепь и λ-цепь).
Рисунок 3: В-клетки продуцируют специфические антитела после контакта с патогенами. Значительно меньшие гранулоциты также относятся к питающим клеткам. Они содержат многочисленные ферменты, которые выглядят как гранулы под микроскопом. С помощью этих ферментов они бомбардируют чужеродные клетки и тем самым растворяют клеточные стенки. Иммунной системе более сложно распознать инфицированные вирусом клетки, инфицированные вирусом, и переносить вирусы вместо собственного генома. Естественные клетки-киллеры, которые также относятся к врожденному иммунитету, активны против таких замаскированных клеток тела.
Классификация по тяжелым цепям
Различают пять классов (изотипов ) иммуноглобулинов, различающихся:
- последовательностью аминокислот
- молекулярной массой
- зарядом
Класс IgG классифицируют на четыре подкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA - на два подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и подклассы составляют девять изотипов, которые присутствуют в норме у всех индивидов. Каждый изотип определяется последовательностью аминокислот константной области тяжелой цепи.
Ферменты поддерживают иммунные клетки
Они также атакуют телесные раковые клетки, которые дегенерируют, изменяя генотип. Фиг. 4: Брет-клетки могут легче распознавать и уничтожать комплексы антиген-антитело. В дополнение к иммунным клеткам, энзимы, которые являются частью так называемой системы комплемента, также могут стать активными против злоумышленников. Как и кормящие клетки, система комплемента является частью врожденного иммунитета, которая сразу бросается в глаза против инородных тел, но действует неспецифично. Система комплемента включает около 20 специальных ферментов.
Функции антител
Иммуноглобулины всех изотипов бифункциональны. Это означает, что иммуноглобулин любого типа
- распознает и связывает антиген, а затем
- усиливает уничтожение и/или удаление иммунных комплексов, сформированных в результате активации эффекторных механизмов.
Одна область молекулы антител (Fab) определяет её антигенную специфичность, а другая (Fc) осуществляет эффекторные функции: связывание с рецепторами, которые экспрессированы на клетках организма (например, фагоцитах); связывание с первым компонентом (C1q) системы комплемента для инициации классического пути каскада комплемента.
Регулирующие белки гарантируют, что ферменты активируются по мере необходимости, но также снова дезактивируются. Это препятствует тому, чтобы ферменты были направлены против собственного тела. Система может быть поставлена в готовность тремя способами: ферменты могут напрямую связываться с вторгшимися антигенами, поскольку они распознают их структуру аналогично клеткам питания. Они также могут быть активированы ферментом из печени и дополнительно предупреждены антителами конкретной системы защиты.
Когда ферменты связываются с бактериями, другие ферменты комплемента снова становятся активными. Система комплемента может непосредственно убивать нежелательные клетки, разлагая их клеточные стенки. Кроме того, питающие клетки предупреждают злоумышленников и увеличивают активность гигантских гигантских клеток. Это показывает, насколько индивидуальные иммунные реакции взаимосвязаны и поддерживают друг друга в их работе.
Специфичность антител
Имеет в виду то, что каждый лимфоцит синтезирует антитела только одной определенной специфичности. И эти антитела располагаются на поверхности этого лимфоцита в качестве рецепторов.
Как показывают опыты, все поверхностные иммуноглобулины клетки имеют одинаковый идиотип: когда растворимый антиген , похожий на полимеризованный флагеллин , связывается со специфической клеткой, то все иммуноглобулины клеточной поверхности связываются с данным антигеном и они имеют одинаковую специфичность то есть одинаковый идиотип.
Белки защиты быстро реагируют
Нажимая подающие клетки на нарушителя, они выпускают химический мессенджер, интерлейкин Он стимулирует продуцирование многочисленных белков в печени и макрофагах. Эти немедленно продуцируемые белки упоминаются как белки острой фазы. Таким образом, они активируют систему комплемента и, по-видимому, также повышают эффективность иммунных клеток конкретной защиты. Белки острой фазы также играют определенную роль в процессе воспаления: они могут способствовать, но также смягчать.
Неспецифической защиты часто недостаточно, чтобы полностью бороться с болезненными заболеваниями. Однако сначала необходимо создать защиту от более мощного специфического иммунитета. Исходными клетками являются лимфоциты, из которых здоровый человек имеет около 10 трлн. Каждый день для замены потребляемого вещества производится миллиард новых лимфоцитов. Они формируются подобно клеткам кормления в костном мозге, но развиваются в разных местах в разных формах: в тимусной железе, маленькой железе за грудной костью, они становятся Т-клетками и костным мозгом в В-клетках.
Антиген связывается с рецепторами, затем избирательно активирует клетку с образованием большого количества антител. И так как клетка синтезирует антитела только одной специфичности, то эта специфичность должна совпадать со специфичностью начального поверхностного рецептора.
Специфичность взаимодействия антител с антигенами не абсолютна, они могут в разной степени перекрестно реагировать с другими антигенами. Антисыворотка, полученная к одному антигену, может реагировать с родственным антигеном, несущим одну или несколько одинаковых или похожих детерминант . Поэтому каждое антитело может реагировать не только с антигеном, который вызвал его образование, но и с другими, иногда совершенно неродственными молекулами. Специфичность антител определяется аминокислотной последовательностью их вариабельных областей.
Запретить такое же важное значение, как поддержка
Т-клетки контролируют иммунный ответ. Они специализируются на дальнейших подгруппах: хелперные и киллерные клетки, последние также называются цитотоксическими клетками. Т-хелперные клетки становятся активными, когда антигены подаются к ним клетками питания. Это разделение труда имеет совершенно свое значение. Для многих патогенов, Вирусы проникают в клетки организма, и их можно бороться только путем уничтожения инфицированных клеток.
Посланники контролируют сотрудничество
Обе подгруппы производят химические мессенджеры с различными эффектами. Однако это отрицательно сказывается на аутоиммунных заболеваниях. Однако пока это было продемонстрировано только в экспериментах на животных. В экспериментах исследователи обнаружили, что В-клетки могут активировать и ингибировать Т-клетки. Это еще раз показывает, насколько точно индивидуальные реакции иммунной системы координируются друг с другом. Другая группа Т-лимфоцитов, клеток Т-киллера, распознает клетки, поверхность которых изменяется вирусной инфекцией или раком.
Клонально-селекционная теория :
- Антитела и лимфоциты с нужной специфичностью уже существуют в организме до первого контакта с антигеном.
- Лимфоциты, которые участвуют в иммунном ответе, имеют антигенспецифические рецепторы на поверхности своей мембраны. У B-лимфоцитов рецепторы- молекулы той же специфичности, что и антитела, которые лимфоциты впоследствии продуцируют и секретируют.
- Любой лимфоцит несет на своей поверхности рецепторы только одной специфичности.
- Лимфоциты, имеющие антиген , проходят стадию пролиферации и формируют большой клон плазматических клеток. Плазматические клетки синтезируют антитела только той специфичности, на которую был запрограммирован лимфоцит-предшественник. Сигналами к пролиферации служат цитокины , которые выделяются другими клетками. Лимфоциты могут сами выделять цитокины.
Вариабельность антител
Антитела являются чрезвычайно вариабельными (в организме одного человека может существовать до 10 8 вариантов антител). Все разнообразие антител проистекает из вариабельности как тяжёлых цепей, так и лёгких цепей. У антител, вырабатываемых тем или иным организмом в ответ на те или иные антигены, выделяют:
Они специализируются на уничтожении таких инфицированных или вырожденных клеток. С этой целью они выделяют химические вещества, которые растворяют клеточные стенки инфицированных клеток организма и таким образом убивают их. Так как сами иммунные клетки активны в защите, которая опосредована Т-клетками, также упоминается клеточный иммунитет или клеточный иммунитет. В-клетки возникают как Т-клетки из стволовых клеток костного мозга. Однако они созревают в костном мозге. С помощью сигналов из клеток костного мозга каждая В-клетка образует специфический рецептор, который он несет на поверхности клетки.
- Изотипическая вариабельность - проявляется в наличии классов антител (изотипов), различающихся по строению тяжёлых цепей и олигомерностью, вырабатываемых всеми организмами данного вида;
- Аллотипическая вариабельность - проявляется на индивидуальном уровне в пределах данного вида в виде вариабельности аллелей иммуноглобулинов - является генетически детерминированным отличием данного организма от другого;
- Идиотипическая вариабельность - проявляется в различии аминокислотного состава антиген-связывающего участка. Это касается вариабельных и гипервариабельных доменов тяжёлой и лёгкой цепей, непосредственно контактирующих с антигеном.
Контроль пролиферации
Наиболее эффективный контролирующий механизм заключается в том, что продукт реакции одновременно служит её ингибитором . Этот тип отрицательной обратной связи имеет место при образовании антител. Действие антител нельзя объяснить просто нейтрализацией антигена, потому что целые молекулы IgG подавляют синтез антител намного эффективнее, чем F(ab")2 -фрагменты. Предполагают, что блокада продуктивной фазы T-зависимого B-клеточного ответа возникает в результате образования перекрестных связей между антигеном, IgG и Fc - рецепторами на поверхности B-клеток. Инъекция IgM усиливает иммунный ответ . Так как антитела именно этого изотипа появляются первыми после введения антигена, то на ранней стадии иммунного ответа им приписывается усиливающая роль.
Каждый рецептор распознает и связывает очень специфическую внешнюю структуру. Если подходящий нарушитель поступает на рецептор, В-клетка делит снова и снова в течение очень короткого времени и переходит в плазменную ячейку. Эта плазматическая клетка может продуцировать огромное количество соответствующих антител. Антитела - это не что иное, как растворимая форма специфического рецептора В-клетки. Одна В-клетка может доставлять более 10 миллионов антител в час и производить более 100 миллионов различных антител.
Антитела привлекают питательные клетки и ферменты
Поскольку антитела свободно плавают в крови, эта защита также называется гуморальным иммунитетом, от английского юмора = жидкости. Применяют антитела к соответствующему антигену, нейтрализуют его или облегчают его деградацию. Сами антитела могут только маркировать и удерживать возбудители. Устранить другие факторы иммунной системы. Таким образом, система комплемента, а также питающие клетки заключены в квадратные скобки с помощью комплекса антигена и антитела. Хотя оба они работают независимо от конкретной защиты.
Что это за плазматические клетки, вырабатывающие антитела, и можно ли плазматическую клетку считать самой главной клеткой иммунной системы?
Что это за плазматические клетки, вырабатывающие антитела? О них уже знали во времена Мечникова или это более позднее открытие?
Антитела
Конечно, более позднее. Это достижения новой иммунологии. Шведская исследовательница Астрид Фагреус в 1948 году предположила, что антитела вырабатываются плазматическими клетками. Окончательно это было доказано известным американским иммунологом Альбертом Кунсом всего 20 лет назад, в 1956 году.
Однако, когда антитела прилипают к нарушителю, система комплемента и клетки питания реагируют намного быстрее. Сегодня известно пять различных классов антител, также называемых иммуноглобулинами. Иммуноглобулины класса М играют особую роль в первой защите от патогенов. Антитела этого класса чаще всего встречаются в крови.
Это защищает неродившегося ребенка от инфекций, уже находящихся в организме матери. Это, вероятно, служит для стимулирования производства дополнительных антител. Они связываются с тучными клетками и стимулируют их к высвобождению медиаторов воспаления, таких как гистамин. Антитела в основном вызывают патогены вне клеток организма, такие как бактерии в крови или других жидкостях организма. Т-клетки, с другой стороны, борются с патогенами, проникающими в клетки организма, Вирусы или некоторые бактерии, такие как туберкулезные бациллы.
- Нет, нельзя. Главные клетки распознаны еще позже.
- Что же это за клетки?
- Это лимфоциты.
Если не учитывать эритроциты, которые переносят кислород, то все остальные клетки крови имеют белый цвет. Их называют лейкоцитами, то есть белыми клетка ми. Из всех белых клеток 30 процентов относятся к лимфоцитам. Лимфоцит в переводе на русский язык означает «клетка лимфы».
Некоторые Т и В клетки также становятся циркулирующими клетками, циркулирующими в крови и лимфатической системе. Они хранят всю информацию от патогенов, которые организму пришлось защищать. Если тот же самый патоген обнаружен снова, ячейки памяти обеспечивают немедленное получение соответствующих антител. Затем нарушителя можно отключить, прежде чем вызвать какой-либо дискомфорт. Когда наши тела уже страдают такими заболеваниями, как корь, краснуха или ветряная оспа, мы обычно не замечаем, что патогены снова обосновались.
Здоровое тело может защитить себя от большинства патогенов. Поэтому стоит что-то сделать для стабильной и неповрежденной иммунной системы. Остеомиелосклероз или миелосклероз - это заболевание костного мозга, приводящее к тяжелой недостаточности клеток крови, особенно эритроцитов.
Во всех тканях нашего тела, помимо крови, циркулирует лимфа. По лимфатическим сосудам она поступает в лимфатические узлы, а оттуда собирается в один большой сосуд - грудной проток, который впадает в кровяное русло около самого сердца. В лимфе нет эритроцитов. Только лимфоциты.
Ровно триста лет назад, знаменитый голландец Антони Левенгук создал свой «микроскоп». Первыми объектами его наблюдений были капля дождевой воды и капля крови. Он открыл красные кровяные шарики - эритроциты, которые составляют основную массу клеток крови. Не прошло и сотни лет после этого, как были обнаружены белые клетки крови. Их почти в тысячу раз меньше, чем эритроцитов, но все равно очень много. В грамме крови содержится 4-5 миллиардов эритроцитов и 6-8 миллионов лейкоцитов.
Костный мозг - это место в организме, где клетки крови обычно формируются и созревают в несколько этапов. Стволовые клетки продуцируют красные и белые кровяные тельца, а также клетки, которые продуцируют тромбоциты крови. Происхождение заболевания представляет собой раковое изменение такой стволовой клетки крови. Это также относится к хроническому миелоидному лейкозу или полицитемии вера. Остеомиелосклероз может иногда напоминать эти заболевания на ранней стадии. Однако в ходе заболевания происходит заболевание пролиферации соединительной ткани, богатой волокнистым веществом, которая таким образом все больше подавляет образование крови в костном мозге.
Лейкоциты делятся на две главные группы. Клетки первой группы составляют около 2 / 3 и характеризуются тем, что имеют не круглые, а сегментированные ядра. У клеток второй группы абсолютно круглые ядра, которые занимают большую часть клетки. Первые являются собственно лейкоцитами, а вторые получили название лимфоцитов.
В конце прошлого столетия Мечников обнаружил, что лейкоциты защищают организм, пожирая чужеродные частицы. В отличие от больших тканевых фагоцитов - макрофагов, он назвал их малыми фагоцитами - микрофагами. А вот чем занимаются лимфоциты, стало известно всего 15 лет назад.
Как легко мы перелистываем историю! Триста лет назад открыты первые клетки крови - красные, двести лет назад - лейкоциты, сто лет назад - лимфоциты. Упорный труд, поиски, изобретательность, споры, десять поколений исследователей! А у нас полстраницы печатного текста.
Осмотр
Два миллиона лимфоцитов в каждом грамме крови. Чем они заняты? Этот вопрос задавали себе сотни исследователей. Профессор Джеймс Гоуэнс из Оксфорда, сделавший больше всех других, чтобы обнаружить функции этих клеток, приводит слова известного патолога Арнольда Рича: «Лимфоциты - это флегматичные наблюдатели бурной активности фагоцитов». Таким было одно из распространенных воззрений. Действительно, очень маленькие клетки, 6-8 микрон в диаметре, чуть больше собственного ядра (почти одно ядро!), которые не обладают активной подвижностью, но почти всегда скапливаются вокруг воспалительного очага, в котором работают фагоциты, пожирая все инородное или отмирающее.
Было и другое мнение. Лимфоцитам приписывали функцию питания других клеток. Их даже называли трофоцитами - питающими клетками.
Многие считали, что из лимфоцитов возникают всевозможные другие клетки - соединительнотканные, печеночные, легочные и т. д. «Старая литература, - пишет Гоуэнс, - наполнена противоречивыми доказательствами того, что малые лимфоциты могут превращаться в эритроциты, гранулоциты, моноциты, фибробласты, плазматические клетки и т. д. Один циник как–то заметил, что все клетки, за исключением клеток нервной системы, в то или иное время рассматривались как производные лимфоцитов!»
Лимфоцит действительно таинственная клетка, коль скоро ему удалось сохранить свою тайну перед прозорливостью науки вплоть до 60–х годов XX столетия! В начале 69–х годов появились бесспорные доказательства того, что все специфические реакции иммунитета - выработку антител, отторжение пересаженных тканей или органов, противовирусную защиту - осуществляют лимфоциты.
Разберем это на примере исследований Джеймса Гоуэнса. В те годы у него в Оксфордском университете была малюсенькая лаборатория. В одной из комнаток со старинными полупрозрачными окнами стоял в центре на столе сконструированный им самим станок. Главная часть станка - цилиндр из плексигласа. В цилиндре хитроумно закреплена крыса. На шее у крысы разрез. Через разрез внутрь тела уходит тоненькая прозрачная трубочка. Из трубочки все время капают маленькие белые капли.
Доктор Гоуэнс ввел трубку в главный лимфатический сосуд - в грудной проток - и выкачивает лимфу. Он оставляет крысу без лимфоцитов. После этого он иммунизирует ее чужеродными клетками - эритроцитами барана. Должны выработаться антитела против бараньих эритроцитов. Он исследует кровь крысы раз, другой, третий… Антител нет! Тогда он берет другую безлимфоцитную крысу и возвращает ей в кровь ее лимфоциты. Иммунизирует и обнаруживает нормальное количество антител.
Значит, без лимфоцитов антитела вырабатываться не могут.
Второе исследование. Гоуэнс облучает крысу рентгеновскими лучами. Многие системы страдают после облучения, иммунная система тоже. Животное не вырабатывает антител. Облученной крысе введены эритроциты барана, антител нет. Другой облученной крысе эритроциты барана введены вместе с лимфоцитами от здоровой крысы, антитела есть.
Значит, с лимфоцитами можно передать в другой организм способность вырабатывать антитела. С лимфоцитами переносится и память об антигене. Если эти клетки взять от животного, которого уже иммунизировали эритроцитами барана раньше, то в облученном животном они обеспечат выработку большего количества антител. Так, как если бы мы его иммунизировали повторно.
Третье исследование касается механизма отторжения пересаженных чужеродных тканей. К началу 60–х годов было хорошо известно, что первая пересадка кожи иммунизирует организм и повторный лоскут отторгается вдвое быстрее первого. Но почему? Думали, что это работа антител. Однако сыворотка крови от такого животного, содержащая антитела, если ее ввести другому животному, не ускоряет отторжения пересаженной кожи. А вот лимфоциты ускоряют. Причем точно в два раза.
Значит, это лимфоциты занимаются отторжением пересаженных чужеродных тканей! Без помощи антител. Сами, своими «руками». Такие лимфоциты, которые после первого контакта с чужеродным антигеном специально нацелены против него, стали называть сенсибилизированными лимфоцитами. Они да антитела - вот два главных типа оружия иммунитета.
| |
